[实用新型]一种辅助定位手术机器人

权利要求书

1.一种辅助定位手术机器人，其特征在于：包括底座(1)，底座(1)上通过升降机构(2)安装有升降杆(3)，升降杆(3)上转动安装有四节式手臂(7)，四节式手臂(7)的执行终端处安装有力矩传感器(74)和定位标记组件(8)，通过力矩传感器(74)采集施加于四节式手臂(7)上的力并反馈至控制系统，由控制系统控制四节式手臂(7)移动；所述升降杆(3)顶端安装有触摸屏(6)，所述四节式手臂(7)的下方放置有手术床(9)；还包括位于机器人外部、由支架(4)支承的摄像头(5)，摄像头(5)采集定位标记组件(8)的位置信息并反馈至控制系统，以实时获取四节式手臂(7)执行终端的位姿；所述四节式手臂(7)执行终端的末端支承有手术器械。

2.如权利要求1所述的一种辅助定位手术机器人，其特征在于：所述四节式手臂(7)的结构为：包括转动安装于升降杆(3)的大臂(71)，大臂(71)一端套装于升降杆(3)并转动连接，大臂(71)另一端的底面转动安装有J型结构的小臂(72)；所述小臂(72)顶端转动安装于大臂(71)底面，小臂(72)下端沿着轴向转动安装有回转臂(73)，回转臂(73)端部转动安装有旋转臂(75)，旋转臂(75)以其与回转臂(73)的相接位为中心上下摆动；所述旋转臂(75)圆周壁面上固装有定位标记组件(8)，位于定位标记组件(8)前方的旋转臂(75)上固装有力矩传感器(74)；所述旋转臂(75)端部开有供手术器械卡装的上下贯穿的孔。

3.如权利要求1或2所述的一种辅助定位手术机器人，其特征在于：所述定位标记组件(8)的结构为：包括与四节式手臂(7)固装的十字形架，十字形架的同一侧面的四个端头均固装有反光球，摄像头(5)采集四个反光球的位置信息并反馈至控制系统，由控制系统计算获得四节式手臂(7)执行终端的位姿。

4.如权利要求3所述的一种辅助定位手术机器人，其特征在于：手术床(9)上的人体上配置有相同的反光球，结合摄像头(5)的位置采集，经视觉匹配算法，由控制系统控制四节式手臂(7)的末端移动跟踪至待手术位置的上方。

5.如权利要求1所述的一种辅助定位手术机器人，其特征在于：所述升降机构(2)的结构为：包括竖直安装于底座(1)上的支座(21)，位于支座(21)内侧的底座(1)上安装有电机(24)，电机(24)输出端通过皮带传动结构(26)衔接安装有丝杆(25)，丝杆(25)两端端部转动安装于支座(21)内侧的顶部和底部；位于丝杆(25)两侧的支座(21)上对称安装有导轨(22)，两根导轨(22)共同通过滑块滑动安装有升降块(23)，升降块(23)通过螺母与丝杆(25)螺旋副配装；所述升降块(23)顶面与升降杆(3)底端固装。

6.如权利要求1所述的一种辅助定位手术机器人，其特征在于：所述控制系统包括控制机器人运动、粗定位和精定位的控制模块，以及终端服务设备；

所述控制模块包括运动控制模块、粗定位模块和精定位模块，所述运动控制模块控制四节式手臂(7)的空间运动；所述粗定位模块通过采集模块采集力矩传感器(74)的力矩信息后，传递给力控制模块，力控制模块将该力矩信息转化至机器人坐标系中并向运动控制模块输出速度命令和位置增量命令；所述精定位模块通过摄像头(5)采集定位标记组件(8)的空间信息并转换为坐标，反馈至运动控制模块。

7.如权利要求6所述的一种辅助定位手术机器人，其特征在于：所述运动控制模块包括运动模块、轨迹规划模块和回零模块；所述运动模块中包含有机器人四节式手臂(7)的DH参数，运动模块控制机器人的相对、绝对运动，以及四节式手臂(7)中各关节的点动、末端的点动；所述轨迹规划模块根据精定位模块反馈的位置坐标信息，计算并控制机器人自主到达的路径、时间以及速度；所述回零模块控制机器人回零位。